摘　要　本文首先介绍了卫星数字多媒体广播（S-DMB）产生的背景，然后较为详细地分析S-DMB的系统组成及其关键技术，最后介绍了S-DMB的特点以及在我国发展的优势。

关键词　S-DMB　卫星　卫星中继器　直放站　卫星控制站　接收终端

1　引言

近年来移动多媒体技术发展风起云涌，尤其是移动电视的发展一直深受运营商们关注。目前适用于移动多媒体传输的技术主要有以下两类：（1）移动电信技术，包括2G（GSM）、2.5G（GPRS，cdma 1x）和3G（UMTS）。（2）移动广播技术，主要有T-DMB、DVB-H、ISDB-T、MediaFLO和S-DMB等。在移动电话小区中可以支持的用户数一定，需要分发的数据成本高，若要支撑业务的开展就只有提高收费。而采用移动广播技术单向广播并可与接收机交互，成本低，内容具有竞争优势。由此我们可以看到采用移动广播技术开展移动多媒体传输业务，在性价比方面比移动电信技术更有优势。

卫星移动多媒体广播（S-DMB，Satellite Digital Multimedia Broadcasting）是日本和韩国共同采用的卫星移动多媒体广播系统标准，是一项国际标准，建议号为ITU-R BO.1130-4系统E。它将数字视频或音频信息通过DMB卫星进行广播，由手持终端或其他专门的终端实现移动接收，是一种可以在很宽广的地区满足在移动环境下视听广播电视这一个性化要求，我国幅员辽阔，地形地貌复杂，因此在我国发展S-DMB技术具有现实意义。

2　S-DMB的系统结构

S-DMB系统主要由卫星DMB广播中心、DMB通信卫星、直放站、卫星控制站及接收终端组成，其系统结构如图1所示。系统执行过程如下：节目供应商将数字多媒体内容传输给卫星DMB广播中心；广播中心通过Ku波段将内容上传至DMB卫星；DMB卫星将Ku波段转换成S波段并放大；DMB卫星将内容通过S波段和Ku波段在全国范围内广播；手机或车载终端等可以直接接收到S波段的内容；在有屏蔽的区域，由直放站接收卫星Ku波段信号并转换成S波段转播给在屏蔽区的终端；卫星控制站可通过Ku波段的调频/调相（FM/PM，Frequency Modulation/Phase Modulation）信号对广播卫星进行控制，并分析来自卫星的状态信息和故障情况。下面对S-DMB系统的关键组成部分进行介绍。

1. 卫星DMB广播中心

S-DMB广播中心由传输中心，媒体中心和客户中心组成，媒体中心整理好各类节目，包括音频广播、电视节目以及数据等，再由传输中心将多路视、音频信号及附加数据送到上行编码系统，经过模/数转换、信源编码、复用、加扰、信道编码、调制、变频放大等一系列处理后送往卫星。卫星数字多媒体广播系统发射端信号流程图如图2所示。客户中心主要完成注册，计费等功能。

· 信源编码：先进行模/数及标准转换，因为输入信号可能是模拟信号，可能有不同的制式。然后把标准的数字信号进行压缩编码，一般视频编码采用H.264，音频编码采用AAC+。节目复用把视频，音频及辅助数据混合成一个数据流，即TS流。对节目进行加扰和授权控制可以在此进行。扰码采用长度为2048bit的截短M序列。M序列是采用12阶反馈移位寄存器生成的4095bit序列。

· 复用适配：就是将多个电视节目信号的数据流按标准混合在一起，以固定的码率送到信道编码中去。对每个节目信道的数据率分配有三种方式：平均分配，依节目内容分配，统计复用。能量扩散的作用是在信道没有输入或输入不符合MPEG-2传送码流格式时避免调制器空载。

· 信道编码：采用两级级联的纠错码。其中一级为R-S（Reed-Solomon）码，它是外侧编码或外码。R-S码是一种纠错能力很强的线性分组码，它只纠正组内的误码而且对突发差错很有效。这里采用的是RS（204，188，T=8）码该码的域生成多项式P（x）=x8+x4+x3+x2+1，它由原码RS（255，239）截短得来。该码的码生成多项式为g（x）=（x+λ0）（x+λ1）（x+λ2）…（x+λ15），λ=02H。RS（204，188）码能纠正本码组帧中最多8个字节的随机错误字节。另一极为内侧编码或称内码。内码采用（2，1，7）卷积码，其编码原理结构图如图3所示。

卷积编码规定五种编码比率，即1/2、2/3、3/4、5/6和7/8。编码比率的选择能使系统达到最佳的误码保护水平，它与卫星功率、信息速度、编码效益、接收天线大小，以及气候情况有关，通常多选3/4或1/2。在外码和内码之间，有一个交织深度I=12字节的卷积交织器，目的是提高系统抗突发误码的能力，卷积交织过程是基于FORNEY方法。详细过程请参考文献[1]。

· 数字调制：在卫星数字电视传输中，选择调制方式要考虑到传输效率、卫星功率、抗干扰能力、接收天线尺寸以及技术成熟度等因数。目前，仍以QPSK方式为最佳选择。实现QPSK是在中频信号进行。卫星电视传输设备的调制中频为70MHz或140MHz。由内码编码器生成的传输码流经过绝对映射格雷码变换、调制、生成QPSK信号。所用的脉冲形成滤波器是基带平方根升余弦奈奎斯特型滤波器，滚降系数为0.22。

2. DMB通信卫星

2004年3月，SK电讯成功发射了全球第一颗能够向手机和移动中的汽车终端传输数字电视信号的数字多媒体广播卫星。卫星长31.2m、宽21.7m、重1760kg，装载着40个卫星中继仪器，通过该仪器，向手机、地面中继仪器发送电波。卫星中继器原理框图如图4。

由天线接收到Ku波段信号经微波放大和下变频，变成中频信号在进行解调和数据处理从而得到基带数字信号，然后再经调制，上变频为S波段和Ku波段，放大后发回地面。

3. 直放站

直放站有两种类型，直接转发型和再生中继型。直接转发型直放站直接从广播卫星接收S波段CDM信号，经功率放大转发到屏蔽区域。直接转发型直放站功能简单、发射功率低，等效全向辐射功率（EIRP）只有1.7dBm，覆盖半径只有500m。再生中继型直放站从广播卫星接收Ku波段TDM信号，经调谐器、QPSK解调、内码解码、解交织、外码解调、解扰、解复用得到基带数字信号，再经码分复用、加扰、外编码、交织、内编码、QPSK调制、RF调谐转化为S波段CDM信号，再以适当的功率发射出去。再生中继型直放站EIRP为6O.7dBm，覆盖半径可达3km。

4. 接受终端

接受终端可以是手持接收机、车载接受机以及专用接受机等。S-DMB集成接受解码器的组成如图5所示。由微波天线接受到的S波段卫星信号经低噪波下变频器后变成第一中频信号。调谐器用来选择频道信号，并将其变为中频QPSK信号。QPSK信号解调器把中频QPSK信号恢复成基带传输码流，传输码流再经Viterbi软判决译码、解交织、R-S译码，得到了已纠错的传输数据包序列。该序列经解扰和解复用处理，恢复出图像、声音、数据等码流序列。再将图像，声音码流序列解压缩、数/模转换得到电视节目。

3　卫星数字多媒体广播（S-DMB）的特点

S-DMB与其他移动多媒体传输技术手段相比的主要优点：

（1）覆盖面积大，三个同步卫星可覆盖全球。（2）频带宽，容量大。由于DMB卫星使用微波频段，信号所用带宽和传输容量比其他频段大得多。（3）机动性好。卫星DMB不仅能为手持用户提供广播，而且卫星在时速150km的情况下仍能正常工作，使用户在任何时间任何地点都能够接收到丰富多彩、高品质的多媒体广播，克服了现有广播与电视在空间方面的局限。（4）可靠性高,质量好,稳定。卫星DMB的电波主要在大气层以外的宇宙空间传输。宇宙空间接近真空状态。可看着是均匀介质，电波传播比较稳定。同时它不受地形，地物等自然条件的影响，且不易受自然或人为干扰以及距离变化的影响。（5）组网灵活。地面微波通信要考虑地势情况，要避开高空遮挡，在高空中，海洋上都不能实现广播。卫星DMB解决了这个问题，具有较大的灵活性。（6）费用与距离无关。

卫星DMB也存在一些不足：（1）卫星发射和控制技术比较复杂。（2）存在日凌中断和星蚀现象。即每年春分和秋分前后数日，太阳、卫星和地球处于一条直线上，当卫星处在太阳和卫星之间时，地面终端天线对准卫星的同时，也对准太阳，这是因太阳干扰太强，每天有几分钟的通信中断，这种现象通常称为日凌中断。当卫星进入地球阴影区时，造成了卫星的日蚀，称着星蚀。由于卫星重量的限制，星载电池除维持星体正常运转的需要外，难以为各转发器提供充足的电源。

4　前景展望

2005年1月，韩国S-DMB网络开始试商用，在试商用6个月之后正式提供商用业务。SKT下属的TU Media公司负责具体的运作，首先在全国范围内推出11个视频和25个音频频道。到2005年12月底，SKT的S-DMB用户已达37.2万户。2006年3月中S-DMB用户数已接近50万户。SKT公司计划到2006年底可以拥有200万的S-DMB用户，到2010年用户数达到800万（见图6）。根据韩国近期的一项研究表明，DMB业务在接下来的10年中，将会激生出9万亿韩元价值的相关产业，以及18.5万个职位。S-DMB系统在韩国已经取得了成功。

我国幅员辽阔、地理环境多样，需要发射一颗新卫星发展移动多媒体广播业务，实现对山区、牧场，海岛等偏远地区进行覆盖。这颗卫星只用于我国的移动多媒体业务，要求卫星覆盖特定区域，因此可以根据特定业务的需要设计卫星天线，这样的波束较全球波束窄，可以提高卫星的有效辐射功率，从而增加了系统容量。又由于我国人口分布不均，在广大农村地区，西部较偏远的城镇地区通过卫星来覆盖具有投资少，见效快等特点，而对于东部比较发达的大城市，由于人口密度比较大,对辐射功率低的地方可以采用与T-DMB等技术相结合的手段实现覆盖。

5　结束语

S-DMB技术在韩国已经取得了成功，目前我国就业形势越来越严峻，加快发展移动多媒体技术S-DMB有助于缓解就业压力，创造效益。本文仅对S-DMB技术进行浅析，而系统直放站的数量和布局，总体经济性，运营模式等方面还有待于进一步研究。

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